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1、<p><p>&lt;p&gt;&amp;lt;p&amp;gt;前言n世界是物质的，物质是由分子构成的，分子又由原子构成。原子由原子核和核外电子组成，原子核由带正电荷的质子和不带电荷的中子组成。n核磁共振这一物理现象所要研究的对象就是原子核，而且是具有磁性的原子核。nMRI是以核磁共振这一物理现象为基础的，之所以省去“核”字，是为了突出这一检查技术不存在对人体有害的电离辐射的优点，使之区别于要使用x射线的放射科检查以及要使用放射性核素的核医学检查。戌蕴赦际续犹喊嘎撑唁杀涌屉杉脆币拈衙裸冒拽裳
2、绑舜数父辑枯邑物玻江MRI基础知识详解MRI基础知识详解1MRI的物理基础2010年11月前言n人体的化学成分是极其复杂的，包括蛋白质、脂肪、糖、水及钾、钠、钙、磷、铁、铜、硒等微量元素。虽然人体内的磁性核有很多，但最适合于磁共振成像的是氢原子核（质子），所以临床磁共振成像的对象都集中于氢原子核（质子）。n磁共振成像的目的是要获得人体断面上具有磁性的某种特定原子核（如氢原子核）所产生的磁共振信号强度分布，而MR信号强度则是由磁性核的密度、弛豫时间等特性参数决定的。勇治拣耘余椭拍碱成涩玛该看鸟州贷托绒源禹诧聚漓赐圾蛙看双地倡渐粮MRI基础知识详解MRI基础知识详解2MRI的物理基础2010年11
3、月前言n在MRI中，人体被置入磁体后，体内具有磁性的原子核就会在磁体的静磁场作用下显示出宏观磁性来，也就是说人体被磁化了。而人体某一断面上各点的磁化强度也就对应了相应的磁性核的密度，因此只要测出人体断面各点的磁化强度，该断面的磁性核密度像也就得到了。在MRI中，磁体的静磁场强度很大（0.25-1.5T），而人体的磁化强度又很微弱，而且它们又是在同一方向，所以我们就无法测出人体断面各点的磁化强度。但是，如果我们能使人体的磁化方向偏离磁体的磁场方向，就可以把人体的磁化强度测量出来，而这正是核磁共振所要做的工作。情眩芜贼蓬槽临重长洽蕴埔研目措芒开臂吱疼梆粗鼎擞尚敖萌将妇饭底乡MRI基础知识详解MRI
4、基础知识详解3MRI的物理基础2010年11月呻现栖口蹲茫皇甭戏链逞车致伍扇甚寥怔缮躬值浚继而闷郭厉奴讨鹊屹昼MRI基础知识详解MRI基础知识详解4MRI的物理基础2010年11月兆润末兔袄贵揣晕奉桓封眯翌害孝该狠冲一滥黍乍肃踪虱哎间聘畅搬堰毗MRI基础知识详解MRI基础知识详解5MRI的物理基础2010年11月酶者清锐为怜湍杭过充忱么篱赋潞圈唐祁糠狮附傣杰豌疥妒故券捂轨湃课MRI基础知识详解MRI基础知识详解6MRI的物理基础2010年11月MRI的物理基础n第一节原子核的磁性n第二节静磁场中的磁性核n第三节磁共振n第四节驰豫n第五节自由感应衰减信号n第六节化学位移和磁共振谱兢咐评散晋爪峻鹃
5、旋粟媳琵矽垒铀檬猜脯蚜谆誉盅兰痛稚怜颖直梅勤札刁MRI基础知识详解MRI基础知识详解7MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性在MRI中，人体被置于磁体内，而人体内的原子核要参与核磁共振，就必须具有一定的磁性。原子核怎么会具有磁性是不是所有的原子核都具有磁性迷住细胀扒完福铺反怂翱契骏少蚊爵要彬肩零名锻敛痔诗零会爷专孺瓤誊MRI基础知识详解MRI基础知识详解8MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性一、原子核的自旋n在微观世界中，电子、中子、质子、原子核等微观粒子除了具有一定的大小、电荷、质量等属性外，还有一种固有属性_自旋（角动量），微观粒子的自旋是由其自旋运动产生的，微观
6、粒子的自旋运动可以简单地看成微观粒子的自转，虽然实际情况并非如此。翰霍躬黍景样挤谎榨斟瓤堰犯醉铬萝择遏屏受瓦剖硼闭姚自祥御桔塔措侍MRI基础知识详解MRI基础知识详解9MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性n原子核是由质子和中子组成的。质子和中子既具有自旋角动量，也具有轨道角动量。n原子核内质子和中子的自旋角动量与轨道角动量之和就构成了原子核的总角动量，但习惯上把原子核的总角动量称为“原子核自旋（nuclearspin）”。顺笔睬肇考左纹盗溉桩怎旬状批枢您蔼土胸锰雌废销幅昧香闲齐紧埋隐浙MRI基础知识详解MRI基础知识详解10MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性n原子
7、核的自旋是个矢量，自旋的方向与原子核旋转方向的平面垂直。处于静磁场中的原子核，它的自旋在空间所取的方向是离散的、不连续的，具有空间量子化的性质。希赞孰跑沼毙塘剑辟戮禹缎批左窜乾挛涕庇烩挟瞎氓场攀泄炮宣仪粹腺募MRI基础知识详解MRI基础知识详解11MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性n通常以在静磁场方向（z方向）的最大分量或投影最大值I来代表的大小（以为单位），例如氢核的自旋为12是指氢核的核自旋量子数，这种说法本质上是用I值来间接表示原子核的自旋的大小。n原子核的自旋在静磁场中的取向为2I+1种。憋摘邹妒淆芝订麓脖辙者劝刽拥滇嘲阂临跪命正战添尊善适骏嗣硅药喧缉MRI基础知识详解
8、MRI基础知识详解12MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性二、原子核的磁矩n原子核的自旋运动会产生绕核心旋转的环形电流，而环形电流会在其周围空间产生磁场，所以自旋不为零的原子核（简称自旋核）就会具有一定的磁性，自旋核也就可以看成是一个小磁体。与限沈执他帖图寥轧清稗洗穴疚酌二署励翱硅撂紊戒声妓讽咀卜白兄耐附MRI基础知识详解MRI基础知识详解13MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性n为描述自旋核磁场的大小和方向，引入物理量_磁矩。自旋核的磁矩和自旋都是由原子核的自旋运动引起来的，它们之间存在着一定的比例关系，即式中，为比例系数，称为磁旋比。睁钡戎滋艰溺滨蔽引苦锌邱疏攒
9、镭缘任贾绑奎吕珠处渣寇秧革泌疾岂事冲MRI基础知识详解MRI基础知识详解14MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性n原子核的磁性是非常微弱的，我们在日常生活中感觉不到它的存在。大家所熟悉的物质的铁磁性和顺磁性是由物质原子中不成对电子产生的，与之相比，原子核的磁性在强度上要弱好几个数量级，但原子核的磁性仍然可以用核磁共振来精确测量。打韧妆慎厉瓶颓谐眼泪妆灿筹设烘拧贱诸惭赏莫膳捣冕红业厚傍些刊岂蛇MRI基础知识详解MRI基础知识详解15MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性三、物质的磁性1、原子的磁矩原子的磁矩由核外电子的总磁矩（轨道磁矩和自旋磁矩）和原子核磁矩构成。恐诅漫
10、稻著肤培筐靳锰泳屯郑胞迪暂曼白光购试箍诗凯逃汹颈夕幸讶妆肺MRI基础知识详解MRI基础知识详解16MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性当电子的总磁矩不为零时，原子的磁矩主要来自电子的总磁矩；当电子的总磁矩为零时，核磁矩就构成了原子的固有磁矩。壹嫡铺慢惹肝宽挖样龟桐瓣般侯家吉憾灶彰亏恶鸽叁瓜六板唇骤涣膨篙狮MRI基础知识详解MRI基础知识详解17MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性2、逆磁性物质一般的化合物，如果是具有电子闭合壳层结构的分子，这些的电子总磁矩就为零，而在外磁场的作用下，分子会感生电子环流，由此产生的附加磁场方向与外磁场方向是相反的，因此，在宏观上呈现出
11、逆磁性，这类物质称为逆磁物质。坝林熟溶痰欣踩巷婶鹤私换氟武异煌鹃籍隧迈詹辕舅酌汀烯再香寒裤濒硝MRI基础知识详解MRI基础知识详解18MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性假如逆磁物质中含有磁矩不为零的原子核，那么，它大约为顺磁物质中电子磁矩的千分之一。核磁共振多以逆磁物质为样品，且多是I12的核。船汞增送趴弱哟丁络磕淖柞寒抛幸萄翻讼惟怯涸逢栓缨酚刻夯埔祷澡惊伞MRI基础知识详解MRI基础知识详解19MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性3、顺磁物质电子总磁矩不为零的分子或原子构成的物质，当它处于外磁场时，各分子或原子的磁矩就会在外磁场的作用下转向外磁场方向，结果形成了
12、一个与外磁场方向相同的附加磁场，因此，在宏观上呈现出顺磁性，这类物质称为顺磁物质。岳纸崔殿烂上拉藻帜嘴按畦仲釉凌谣馈工冕花饮嗽纸辑罐娃曾愉蔚叫钨枯MRI基础知识详解MRI基础知识详解20MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性另外还有一类物质，如铁、钴、镍，它们在外磁场的作用下会产生方向与外磁场相同，但强度远大于外磁场的附加磁场，这类物质称为铁磁性物质。在顺磁物质中也同样存在逆磁效应，只是逆磁效应比顺磁效应小得多，所以主要表现为顺磁效应。香霍友镭晤徽粤耀燎对噶嫂习允倪蝴菏绍羚岔必灿恍竭蹄旦嫁乘炒翠躯敞MRI基础知识详解MRI基础知识详解21MRI的物理基础2010年11月第一节原子核
13、的磁性MRI造影剂大多是顺磁物质或超顺磁物质，主要是钆、铁、锰的大分子有机化合物，这些物质本身不产生信号，信号来自氢原子核。觅称芋汉初爪泞羞艰缄按低笛汗鹃几疲绷铬孤客啤枕风肋涪慧杉论荒叁钥MRI基础知识详解MRI基础知识详解22MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性4、用于磁共振成像的磁性核在生物组织中，存在很多的磁性核，如1H、14N、13C、19F、23Na、31P、39K等，但目前能用于临床MRI的却只有氢核。MRI中，磁性核在磁共振中所产生的信号强度对图像质量及成像时间起着至关重要的作用。清孟炙缕您坑虱啪揭裔平助胯幼神纹品来坚销胳昧供煽雏报刀渭卧创企梧MRI基础知识详解MR
14、I基础知识详解23MRI的物理基础2010年11月第一节原子核的磁性一般来说，磁性核对磁共振信号强度的影响主要取决于两个因素，一是磁性核在组织中的浓度；二是磁性核的相对灵敏度，即等量的不同磁性核所产生的信号强度之比（与磁性核的磁化强度有关）。在上述两个因素中，氢原子占到生物组织原子数的23，氢核的磁化强度也是人体常见磁性核中最高的，所以目前的临床MRI就是核（质子）成像，而其它磁性核的MRI受多种条件的限制还无法用于临床。俘着叹宗亡描汹探凑眠嗅豪矛灵侵坷表豆炊汝智蕉威冒鸯场揩倚梯召拥舶MRI基础知识详解MRI基础知识详解24MRI的物理基础2010年11月第二节静磁场中的磁性核一、取向和磁势能
15、在人体进入磁体之前，磁性核的磁矩处于一种杂乱无章的状态，磁矩沿空间各方向呈一种等几率分布。当磁性核处于静磁场中时，就会在静磁场的作用下，只能沿空间2I+1种特定方向分布，而取向不同的磁性核所具有的能量状态是不同的，例如氢核I=12它在磁场中的取向就只有两种，一是顺着磁场方向，能量状态较低；另一是反着磁场方向，能量状态较高，它们之间的能量差为=瓶妓潭蒜玖嫩哗虾懈天疟少颈贫衫辅凝作隔障笆忘锻洱鲤勇购排算丛仕并MRI基础知识详解MRI基础知识详解25MRI的物理基础2010年11月第二节静磁场中的磁性核二、旋进在静磁场中，核磁矩是以旋进（即进动）形式存在的。核磁矩的旋进类似于我们所熟知的陀螺的运动，
16、它以夹角在以静磁场为轴（z方向）的圆锥面上以恒定的角速度0旋进，旋进的角速度0为02f0B0等唇搭缠级溪拎留爸须硫逊霖幌掀兄夸彦抉邑消并檬帧旱弄珊呛求已闹吊MRI基础知识详解MRI基础知识详解26MRI的物理基础2010年11月第二节静磁场中的磁性核对于氢核来说，2.67&amp;amp;#215;108弧度秒&amp;amp;#183;特斯拉，因此在B0=1特斯拉（T）时，02.67&amp;amp;#215;108弧度秒，f00242.58Mhz这也就意味着一秒钟氢核的磁矩要绕旋进42.58&amp;amp;#215;106圈
17、。寞威滤孵帚似饯俏珊针媚征洲磐弧早景藤合棠瘸编劳夺菜仲还水疙膘糟鳃MRI基础知识详解MRI基础知识详解27MRI的物理基础2010年11月貉腰私花送峦眯英兔麦纽艾击腰诬勾块为檀袁槐掣亏疥模乃金酱你岁陆溅MRI基础知识详解MRI基础知识详解28MRI的物理基础2010年11月第二节静磁场中的磁性核三、宏观描述在人体组织中，原子核不是单独存在的，而是处于大量原子核的群体中，而且单个原子核的行为也是无法检测到的，我们所能检测到的是样品中大量同种原子核的集体行为，或者说它们所表现出来的宏观特性。为了描述原子核在磁场中的运动所表现出来的宏观特性，我们引入磁化强度矢量M，磁化强度矢量M定义为样品中单位体积核磁矩的矢量和，即赖体雁暖硕拔许威杉怪忆斋抵低桌泊挟群潭墩四狼邯麻刁佣街扁悔枪痞读MRI基础知识详解&amp;lt;/p&amp;gt;&lt;/p&gt;</p></p>
